引水隧洞进口预留岩坎的爆破拆除

刘 宇， 肖灯勇， 彭大勇， 王振景， 吴 攀

(1. 中国爆破行业协会， 北京 100070； 2. 青岛海防工程局， 山东青岛 266031；3. 青岛海川建设集团有限公司， 山东青岛 266031)



引水隧洞进口预留岩坎的爆破拆除

刘 宇1， 肖灯勇2， 彭大勇2， 王振景2， 吴 攀3

(1. 中国爆破行业协会， 北京 100070； 2. 青岛海防工程局， 山东青岛 266031；3. 青岛海川建设集团有限公司， 山东青岛 266031)

摘要：合理选择爆破参数，优化爆破网路，制定可行的爆破安全防护措施，是引水隧洞进口预留岩坎爆破拆除的关键。某电厂预留岩坎爆破拆除时，采用岩坎削顶、岩坎外削岩，引水隧洞端头设置刚性防护，爆破前进行岩坎内充水，孔排间毫秒延时起爆网路及起爆时从沟槽中间向两侧传爆等有效措施，保证了被保护建(构)筑物的安全，实现了预留岩坎的成功拆除，为类似爆破工程提供了参考。

关键词：引水隧洞； 岩坎； 爆破拆除

1引言

引水隧洞进口处通常在水平面以下一定深度，从陆域出口处单面开挖掘进，至隧洞进口处即将贯通时停止开挖，在进口端头预留一定厚度的岩坎，待引水隧洞衬砌施工及引水管道安装完成后，将预留岩坎一次性爆破拆除，即可达到通水条件。以浙江台州第二发电厂补给水取水工程预留岩坎的爆破拆除为例进行分析和研究，合理选择爆破参数，优化爆破网路，制定了可行的爆破安全防护措施，爆破完成后,经扫海测量、现场水下探摸和爆破振动监测，证实达到了预期效果，顺利实现了隧洞通水。

2岩坎概况

发电厂补给水取水管线采用Φ1 320mm×16mm钢管，自泵房前池外埋管弯折进入穿山隧洞铺管，穿出隧洞后进入滩涂区域，直至取水头部。取水管穿越山体部分铺设在穿山隧洞中，穿山隧洞直线布置，采用圆拱直墙式断面(宽高均为3.4m)，钢筋混凝土衬砌，隧洞底标高-8.86m，隧洞内的铺设管道约321.69m。该海域最高潮位5.50m，最低潮位-3.65m，平均高潮位2.43m，平均低潮位-1.73m，平均潮位0.31m。

引水隧洞进口预留岩坎位于海陆交接处，山体陡峭，存有大小两座礁盘。大岩礁低处和小岩礁顶部在低潮时方露出海面，低潮时大岩礁露出水面的区域长77m、宽14m，地势高低不平，最高处原始地坪标高+7.55m，东南角低处平均标高约+2.5m; 低潮时小岩礁露出水面的区域长33m、宽6.5m，标高-1.94 ～+0.54m。岩坎东侧朝向大海，南、西侧为山体，北侧距离综合码头桩基最近距离72m。综合码头桩基是本次爆破的重点保护对象。

3岩坎爆破重点难点分析

(1)岩坎处地势险峻，高差起伏大，需进行削顶。可采用手风钻钻孔，小药卷爆破，将预留岩坎高点部位削平至+3m。

(2)为保证预留岩坎一次性爆破成功，不留残埂，须具备较好的临空面。为此，需将岩坎外部小岩礁炸除，进行岩坎外削岩，尤其是底部需彻底爆破至设计标高。

(3)如何控制爆破振动、爆破飞石及水击波等有害效应对综合码头桩基的不利影响，控制水中石渣流不对隧洞及隧洞内管道造成危害，是本次爆破拆除的最大难点。

(4)隧洞末端上部及周边岩坎区钻孔深度和位置必须严格控制，预留岩坎拆除高度有12.1m，钻孔时即使出现1°的倾角误差，也将使设计底标高处产生0.211m的抵抗线误差。因此，钻孔精度要求高，钻孔时方位角控制难度大。

4爆破参数设计与安全防护

4.1爆破方案选择

对预留岩坎的爆破拆除，需选择较好的临空面、保证最佳的爆堆形状、合理的抛掷方向、最佳的减振效果，并保证保护对象的安全。为此，首先进行岩坎顶部削顶，至+3.0m标高；其次将岩坎外削岩处理，提供较好的临空面；再次，搭设钢管脚手架钻孔平台，平台标高+5.0m；最后，待隧洞内衬砌施工、引水管道安装及端头防护处理完毕后，即连网起爆。

经削顶和削岩处理后，同时结合水下清渣船机的参数，拟定拆除岩坎长度25m，岩坎上口厚度10.1m，下口厚度13.09m，平均顶标高+3.0m，需爆破基槽宽度12m范围内底标高-9.1m，基槽两侧底标高-6.83m。

考虑到本工程预留岩坎地质条件差、岩石相对破碎、渗水量大，经综合比选，决定采取“临空面钻一排斜孔、主体部位钻垂直孔、与原山体相接处设置光爆孔的钻孔方式，起爆时从沟槽中间向两侧传爆”的方案。

4.2爆破参数

主爆孔参数：孔径：φ115mm，考虑到岩石相对破碎，采用φ90mmPVC管护孔；孔距：1.7 ～2m；排距：0.5 ～1.8m，梅花形布孔，超深3m。炸药为φ70mm乳化炸药，炮孔倾角取85° ～90°，其中临空面首排炮孔最小倾角18°，单孔单响。采用连续装药结构形式，在装药段1/3和2/3处设置双雷管起爆。为防止产生过多的爆破飞石，保证爆破效果，填塞长度取3m，采用石粉填塞。

光爆孔参数：孔径φ90mm；孔距1m；超深2.5m。炸药为φ32mm乳化炸药，串绑在竹片和导爆索上，距孔底1m范围内采用3节药卷捆绑加强装药，中部和上部不耦合间隔装药，填塞长度1.2m。

爆破网路设计：采用高精度塑料导爆管雷管。起爆为两发非电毫秒雷管；孔间传爆为两发SBD地表25ms延时导爆管雷管；排间传爆为两发SBD地表42ms延时导爆管雷管；孔内为两发600ms延时导爆管雷管。起爆网路按从前(迎水面)往后、从沟槽中间向两侧起爆的顺序。岩坎爆破区网路如图1所示。

图1　岩坎爆破网路Fig.1　The firing circuit of rock ridge blasting

4.3爆破安全防护

4.3.1爆破安全控制

振动速度经验计算公式为〔1〕：

v=K(Q1/3/R)α

式中：Q为最大一段起爆药量，kg；R为建筑物至药包几何中心的距离，m；K、α为爆破点至计算保护对象间的地形、地质系数及衰减指数，取K=150，α=1.8。

对综合码头桩基振动控制按照新浇大体积混凝土进行，因而振动速度峰值控制在10cm/s以内是安全的〔1〕，岩坎爆破采用6cm/s进行单段最大起爆药量控制，如表1所示。

表1　与建筑物不同距离的单响最大药量

爆破钻孔最大深度15.1m，填塞3m，装药12.1m，最大一段起爆药量为51.8kg，离综合码头的安全距离控制在27.7m以外，该处距离综合码头72m，可知是安全的。

4.3.2爆破安全防护措施〔2-5〕

(1)在每个炮孔上方，采用袋装砂进行压覆。

(2)在出洞口管道端头设法兰盲板进行封堵(厚30mm)，中间加橡胶密封圈。同时管道外部设置组合式I25b槽钢托架和I22工字钢防护排，工字钢底端斜撑在隧洞底部预留的I20槽钢上，焊接固定。上部撑于衬砌混凝土上，以防止爆破冲击波、爆破振动、飞石等对管道造成损害，影响与海域管道的对接安装。

(3)盲板外侧与工字钢防护排之间采用袋装碎石进行填塞防护，防止石渣对管道的冲击破坏。

(4)在封堵墙外侧，从岩坎顶部往隧洞内钻两个直径90mm孔，一个作为进水孔(爆破前可充水，之前用木塞堵孔)，一个作为充水时的排气孔，位于隧洞中心线上。岩坎爆破前，需将封堵墙外侧至隧洞端头之间的空隙充水，可有效降低石渣抛掷距离及对管道的冲击影响， 同时岩坎内外水的平压作用利于爆渣向岩坎外抛掷。

1.1一般资料:老年组94例中,男性66例,女性28例;中青年组52例中,男性46例,女性6例;全部病例均经胸部X线或CT检查确诊。

4.4爆破振动监测

预留岩坎按预定时间起爆，主爆孔79个， 光爆孔13个，最大单响药量51kg，总药量2 812kg， 岩

坎爆破方量2 556m3，炸药单耗1.1kg/m3。岩坎爆破前后效果如图2所示。

(a)爆破前Before blasting

(b)爆破后After blasting 图2　岩坎爆破效果Fig.2　Blasting effect of rock ridge

爆破前按要求在综合码头上设置了3个监测点，各监测点实时记录下了爆破产生的振动信号。经过数据分析，得到各测点最大爆破振动速度、主振频率，具体数据见表2。

表2　 爆破振动监测结果

注：水平径向为指向爆区方向。爆源中心(A=462.914,B=1 882.131)，1#点(A=530.874,B=1 859.326)，2#点(A=518.241,B=1 800.635)，3#点(A=544.55,B=1 917.668)。

从爆破振动波形分析，爆破振动历时与爆破起爆网路设计完全一致，各振动波形分段清晰，说明起爆网路设计合理，爆破效果理想。

综合码头上3个爆破振动监测点，实测爆破振动在0.39 ～2.07cm/s，远低于6.0cm/s的安全控制标准，说明爆破对综合码头桩基产生的振动影响较小，综合码头是安全的。

5结语

(1)岩坎削顶和岩坎外削岩，留设爆破临空面，同时隧洞端头充水的工况条件下，对岩坎爆破也是十分有利的。

(2)本工程采取的孔内高段延时、孔外低段接力的孔排间延时起爆网路，孔内外双雷管和传爆节点上压沙袋防护等技术措施，对于保证岩坎拆除爆破的安全准爆是十分有效的。

(3)引水隧洞内对引水管的防护采用法兰盲板封堵和外端设置工字钢的刚性防护排，中间充填碎石袋的防护措施，有效保证了引水管的安全。

参考文献(References)：

〔1〕 爆破安全规程GB6722-2014[S]. 北京：中国标准出版社，2014.

SafetyregulationsforblastingGB6722-2014[S].Beijing:ChinaStandardsPress, 2014.

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GodeforblastingsafetymonitoringofhydropowerandwaterresourcesengineeringDL/T5333-2005[S].Beijing:ChinaElectricPowerPress,2005.

文章编号：1006-7051(2016)03-0058-03

收稿日期：2015-10-20

作者简介：刘 宇(1986-)，女，硕士，主要从事工程爆破技术及安全管理方面的研究。 E-mail: liuyu3185_cn@163.com

中图分类号：TD235.4

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.03.012

Blastingdemolitionofreservedrockridgeindiversiontunnelinlet

LIUYu1,XIAODeng-yong2，PENGDa-yong2，WANGZhen-jing2，WUPan3

(1.ChinaSocietyofExplosivesandBlasting,Beijing100070,China;2.TheBureauofQingdaoCoastalDefense,Qingdao266031，Shandong，China；3.QingdaoHai-chuanConstructionGroupCo.,Ltd.,Qingdao266031，Shandong，China)

ABSTRACT：Reasonable blasting parameters, optimization of firing circuit and feasible blasting safety protective measures are the keys of blasting demolition of reserved rock ridge in diversion tunnel inlet. Cutting top and outside of the rock ridge, setting rigid protection in the end of the diversion tunnel, filling water within the rock ridge before blasting, millisecond initiation network were used in blasting demolition of reserved rock ridge in diversion tunnel inlet of one power plant. Effective measures like propagation blasting was from the groove in the middle to both sides when initiating was taken to protect the safety of the buildings and structures. The success of reserved rock ridge blasting demolition could provide a reference for similar blastings.

KEY WORDS:Diversion tunnel； Rock； Blasting demolition